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油松早晚材径向生长对气候因子的响应
植物生态学报
2024, 48 (8):
988-1000.
DOI: 10.17521/cjpe.2023.0206
全球变暖背景下, 油松(Pinus tabuliformis)人工林生态系统对气候变化响应更为敏感, 但目前对于气候变化下油松早材和晚材的径向生长还不完全了解。研究油松早材和晚材径向生长对气候变化的响应, 对预测人工林生产力与植被动态具有重要意义。该研究选取华北和西北地区5个油松人工林, 基于树木年代学方法构建油松树木年轮标准年表, 分析了气候因子对油松径向生长的影响。结果表明, 1980-2020年间研究区气温呈显著上升趋势, 区域气候向暖干化发展。康乐(KL)、天水(TS)、灵寿(LS)油松树轮宽度高于旬邑(XY)和淳化(CH), 且TS、KL、LS油松的整轮和早材树轮宽度下降更为平缓。油松的早材宽度与上年9月、当年生长季前降水量呈正相关关系。而晚材宽度则大都与气温正相关。在LS、CH、TS、KL, 气温对晚材宽度变化的相对影响较早材分别上升了21.89%、8.63%、3.31%和7.25%。因此, 与早材相比, 晚材对气温变化更为敏感, 并受到早春季节干旱的限制。综上所述, 该研究利用早材和晚材径向生长对气候变化的响应分离了油松人工林生长季不同时段的气候信号, 早材径向生长主要反映了生长季早期的降水信号, 晚材径向生长主要反映了生长季后期的温度信号。在今后的预测模型中考虑这一差异性影响将有助于提高区域气候重建的准确性。 ![]() View image in article
图1
5个研究点平均气温(Ta)、最高气温(Tmax)、最低气温(Tmin)、降水量(P)、饱和水汽压差(VPD)、标准化降水蒸散指数(SPEI)的年变化。直线表示气候因子变化显著(p < 0.05)。样地CH、KL、LS、TS、XY见
正文中引用本图/表的段落
受全球变暖的影响, 5个研究点的平均气温、最低气温、最高气温在1980-2020年间均呈上升趋势, 除XY的最低气温外, LS、CH、TS、KL的气温变化均达到了显著水平(图1)。年平均气温、年平均最低气温、年平均最高气温分别以每10年0.25-0.46、0.21-0.66和0.29-0.60 ℃的速度递增。5个研究点SPEI均呈下降趋势, 其中CH、XY、TS、KL呈显著下降, 2014年以后, 除LS外, 干旱加剧明显, 根据干旱等级, 区域气候朝轻度干旱和中度干旱发展。同时除XY外, VPD呈增加趋势, 其中LS、TS、KL变化显著, 年降水量则在1980-2020年间无显著变化趋势, 表明区域气候趋向暖干化。
气候因子对油松径向生长的相对影响显示, 影响油松整轮生长的主要因子为水分因子。早材与整轮对气候变化的响应相似, 其主要受水分因子调控; 晚材生长则主要受干旱限制。相较早材, 晚材生长受气温的影响更大, 即早材和晚材包含相同的气候信号但其对气候变化的响应强度不同, 早材对降水更敏感, 而晚材更受气温的限制, 尤其对最低气温的响应更显著(Liang et al., 2016; Song et al., 2022)。这是因为在暖干化过程中(图1), 空气更干燥, 而早材的管腔更大, 干旱时更容易发生堵塞, 茎形成层活动更耗水(Lens et al., 2011; Gao et al., 2021), 故早材对水分更为敏感。有研究表明, 与水分利用效率相比, 气温对树木成长、种子播种影响更大(Qiu et al., 2021), 尤其是早春季节温度的升高促进了管胞直径和管腔面积的增加, 形成更多的晚材细胞, 同时较短的光周期会促进晚材的形成(Mellerowicz et al., 1992; Giovannelli et al., 2022), 故水资源匮乏地区早春季节的干旱会抑制晚材细胞的形成。
本文的其它图/表
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